儲(chǔ)能時(shí)代來(lái)臨提速商業(yè)化進(jìn)程

/中商產(chǎn)業(yè)研究院 /

儲(chǔ)能時(shí)代來(lái)臨提速商業(yè)化進(jìn)程

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儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用廣泛，市場(chǎng)需求潛力巨大，是能源互聯(lián)網(wǎng)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：光伏與風(fēng)電等間歇性電源出力不穩(wěn)定，當(dāng)其發(fā)電占比達(dá)到較高比例時(shí)，會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成一定的沖擊，從而需要配套一定比例的儲(chǔ)能來(lái)穩(wěn)定風(fēng)光電站的出力；用電價(jià)格相對(duì)上網(wǎng)電價(jià)較高的地區(qū)，波峰波谷電價(jià)差異很大的地區(qū)，分布式配套儲(chǔ)能往往很容易具經(jīng)濟(jì)性；微網(wǎng)、離網(wǎng)對(duì)于儲(chǔ)能的需求也很直接；儲(chǔ)能應(yīng)用于電力系統(tǒng)中將改變電能生產(chǎn)、輸送和使用同步完成的模式，彌補(bǔ)電力系統(tǒng)中缺失的“儲(chǔ)放”功能，以達(dá)到優(yōu)化電力資源配置、提高能源利用效率之目的；儲(chǔ)能技術(shù)進(jìn)步還帶動(dòng)了電動(dòng)汽車(chē)的迅速發(fā)展；在日漸興起的能源互聯(lián)網(wǎng)中，由于可再生能源與分布式能源在大電網(wǎng)中的大量接入，結(jié)合微網(wǎng)與電動(dòng)車(chē)的普及應(yīng)用，儲(chǔ)能技術(shù)將是協(xié)調(diào)這些應(yīng)用的至關(guān)重要的一環(huán)，儲(chǔ)能環(huán)節(jié)將成為整個(gè)能源互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)；能源互聯(lián)網(wǎng)的興起將顯著拉動(dòng)儲(chǔ)能的需求，助推儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展。

6月7日，國(guó)家能源局下發(fā)《關(guān)于促進(jìn)電儲(chǔ)能參與“三北”地區(qū)電力輔助服務(wù)補(bǔ)償（市場(chǎng)）機(jī)制試點(diǎn)工作的通知》（簡(jiǎn)稱“《通知》”）。調(diào)峰輔助服務(wù)對(duì)儲(chǔ)能開(kāi)放，可以為儲(chǔ)能提供一筆較大的收益。尤其在津京唐電網(wǎng)，其修訂的兩個(gè)細(xì)則中，以調(diào)節(jié)幅度來(lái)衡量、計(jì)算補(bǔ)償收益，調(diào)峰補(bǔ)償因此大幅增加，考慮到儲(chǔ)能可獲得正負(fù)100%的調(diào)節(jié)幅度，在津京唐市場(chǎng)中，儲(chǔ)能是非常占優(yōu)的調(diào)峰資源，可以獲得更高的收益。可以看到，儲(chǔ)能正在進(jìn)入商業(yè)化提速的階段。

儲(chǔ)能商業(yè)化應(yīng)用市場(chǎng)發(fā)展情況分析

如表1所示，按照儲(chǔ)能技術(shù)的應(yīng)用途徑來(lái)看，儲(chǔ)能技術(shù)可分為以下三個(gè)方面：

1）發(fā)電、輸電側(cè)儲(chǔ)能。與常規(guī)的電力系統(tǒng)相比，電力系統(tǒng)儲(chǔ)能在電網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中“發(fā)-輸-配-用”四大環(huán)節(jié)中，可以有效地實(shí)現(xiàn)需求側(cè)管理，消除晝夜間峰谷差，平滑負(fù)荷，不僅可以更有效地利用電力設(shè)備、降低供電成本，還可以促進(jìn)可再生能源的應(yīng)用，也可作為提高系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性、調(diào)整頻率、補(bǔ)償負(fù)荷波動(dòng)的一種手段。

2）配電側(cè)儲(chǔ)能。通過(guò)電力儲(chǔ)存建設(shè)微電網(wǎng)，打造智能城市，實(shí)現(xiàn)能源互聯(lián)和能源管理。

3）用電側(cè)儲(chǔ)能?！肮夥?儲(chǔ)能+電動(dòng)汽車(chē)+智能家電+遠(yuǎn)程控制+無(wú)線通訊技術(shù)”，用戶只需通過(guò)移動(dòng)APP進(jìn)行全方位的能源管理。

表1　儲(chǔ)能技術(shù)在電力系統(tǒng)各環(huán)節(jié)中的用途

從全球范圍來(lái)看，在已投入運(yùn)行的儲(chǔ)能項(xiàng)目中，可再生能源并網(wǎng)領(lǐng)域項(xiàng)目的累計(jì)裝機(jī)規(guī)模占比最大，達(dá)到43%；而在建設(shè)和規(guī)劃的項(xiàng)目中，輔助服務(wù)領(lǐng)域的累計(jì)裝機(jī)規(guī)模則占最大比重，相較于該領(lǐng)域在已運(yùn)行項(xiàng)目中的占比有了成倍的增長(zhǎng)，占比為48%。從項(xiàng)目數(shù)量來(lái)看，無(wú)論是已運(yùn)行的項(xiàng)目還是處于建設(shè)和規(guī)劃的項(xiàng)目，分布式發(fā)電及微電網(wǎng)均占據(jù)第一的位置，占比均接近總裝機(jī)的60%，全球排名前五的國(guó)家分別為美國(guó)、日本、德國(guó)、英國(guó)及澳大利亞。未來(lái)5～10年，分布式光伏+儲(chǔ)能、微網(wǎng)等配網(wǎng)側(cè)和用戶側(cè)將成為中短期內(nèi)全球儲(chǔ)能發(fā)展的熱點(diǎn)領(lǐng)域。

我國(guó)儲(chǔ)能技術(shù)多樣性仍有待提高。從右圖可以看出，國(guó)外儲(chǔ)能技術(shù)及技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的多樣性要比我國(guó)高一些。目前我國(guó)儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域主要集中在分布式發(fā)電及微網(wǎng)和可再生能源并網(wǎng)，二者累計(jì)裝機(jī)規(guī)模超過(guò)中國(guó)市場(chǎng)的80%，特別是分布式發(fā)電及微電網(wǎng)，無(wú)論在累計(jì)裝機(jī)規(guī)模還是項(xiàng)目個(gè)數(shù)上均占據(jù)第一的位置，占比分別為56%和77%。而對(duì)于電力輸配、調(diào)頻輔助服務(wù)等領(lǐng)域的應(yīng)用還是比較低，但后續(xù)也有比較多的規(guī)劃。

圖　國(guó)內(nèi)外各類儲(chǔ)能技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域?qū)Ρ?/p>

從應(yīng)用層面來(lái)說(shuō)，我國(guó)儲(chǔ)能發(fā)展路線按照三個(gè)時(shí)間段規(guī)劃：2015年之前，項(xiàng)目以示范應(yīng)用為主，應(yīng)用領(lǐng)域大致分為可再生能源并網(wǎng)、調(diào)峰和調(diào)頻輔助服務(wù)、電力輸配、分布式發(fā)電及微網(wǎng)、電動(dòng)汽車(chē)光儲(chǔ)式充電站；2015～2020年期間，開(kāi)始出現(xiàn)若干初具商業(yè)化，但還不具備規(guī)模化復(fù)制的項(xiàng)目，正逐步向商業(yè)化邁進(jìn)，并逐步建立起適合國(guó)情發(fā)展、具有可復(fù)制性的商業(yè)模式；2020年之后，儲(chǔ)能在調(diào)頻輔助服務(wù)、分布式發(fā)電及微網(wǎng)、電動(dòng)汽車(chē)光儲(chǔ)式充電站及需求側(cè)管理等領(lǐng)域得到成熟應(yīng)用，并形成若干典型的商業(yè)模式，并逐步在各個(gè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)商業(yè)化的發(fā)展。

儲(chǔ)能參與調(diào)峰輔助服務(wù)大大提高了經(jīng)濟(jì)性

《通知》要求，“三北”地區(qū)原則上可選取不超過(guò)五個(gè)電儲(chǔ)能設(shè)施參與電力調(diào)峰調(diào)頻輔助服務(wù)補(bǔ)償（市場(chǎng)）機(jī)制試點(diǎn)，發(fā)揮電儲(chǔ)能技術(shù)優(yōu)勢(shì)，建立促進(jìn)可再生能源消納的長(zhǎng)效機(jī)制；鼓勵(lì)發(fā)電企業(yè)、售電企業(yè)、電力用戶、電儲(chǔ)能企業(yè)等投資建設(shè)電儲(chǔ)能設(shè)施；在發(fā)電側(cè)建設(shè)的電儲(chǔ)能設(shè)施，或作為獨(dú)立主體參與輔助服務(wù)市場(chǎng)交易；在用戶側(cè)建設(shè)的電儲(chǔ)能設(shè)施，可視為分布式電源就近向電力用戶出售；用戶側(cè)建設(shè)的一定規(guī)模的電儲(chǔ)能設(shè)施，可作為獨(dú)立市場(chǎng)主體，深度調(diào)峰。

《通知》規(guī)定：建設(shè)在發(fā)電廠的儲(chǔ)能設(shè)施（儲(chǔ)電、電供熱儲(chǔ)能），可與發(fā)電廠聯(lián)合參與調(diào)峰，也可以獨(dú)立主體參與調(diào)峰。其中，建設(shè)在風(fēng)光電站的電儲(chǔ)能設(shè)施，優(yōu)先考慮風(fēng)光電站使用后，富裕能力可參與輔助服務(wù)市場(chǎng)。用戶側(cè)儲(chǔ)能設(shè)施（儲(chǔ)電、電供熱儲(chǔ)能）僅可參與深度調(diào)峰與啟停調(diào)峰儲(chǔ)能調(diào)峰如何結(jié)算；建設(shè)在發(fā)電廠的儲(chǔ)能設(shè)施，放電電量按照發(fā)電廠相關(guān)合同電價(jià)結(jié)算；用戶側(cè)儲(chǔ)能設(shè)施，按市場(chǎng)規(guī)則自行購(gòu)買(mǎi)電量，放電時(shí)，可就近向電力用戶出售電力獲得收益，如表2所示。

表2　“三北”地區(qū)調(diào)峰輔助服務(wù)現(xiàn)行結(jié)算方法

《通知》的出臺(tái)，實(shí)質(zhì)上給了儲(chǔ)能正當(dāng)?shù)纳矸?，可以參與“三北”地區(qū)調(diào)峰服務(wù)。儲(chǔ)能最終是否能在調(diào)峰輔助服務(wù)市場(chǎng)獲得推廣應(yīng)用，最直接的制約因素還是在于其經(jīng)濟(jì)性。

三北地區(qū)中，東北電網(wǎng)對(duì)于調(diào)峰的補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)較高，因此以參與東北電網(wǎng)調(diào)峰輔助服務(wù)為例，計(jì)算儲(chǔ)能收益。儲(chǔ)能系統(tǒng)在谷段或平段充電，峰段將電全部放光，高峰放電時(shí)獲得售電收益，谷段和平段的充電可參與輔助服務(wù)市場(chǎng)調(diào)峰，獲得調(diào)峰收益。一套儲(chǔ)能系統(tǒng)在上述時(shí)段劃分下，一天可進(jìn)行兩次滿充滿放。

布置一套10MW/4h的儲(chǔ)能系統(tǒng)，并假設(shè)其放電時(shí)上網(wǎng)電價(jià)采用風(fēng)電上網(wǎng)電價(jià)核算，則其參與調(diào)峰的總收益計(jì)算如下。

（1）每天調(diào)峰收益

每次可下調(diào)電量40MWh，按照補(bǔ)償量值高的東北電網(wǎng)計(jì)算，其每天的補(bǔ)償費(fèi)用為：40MWh×300元/ MWh×2h=24000元。

（2）每天售電收益

按照《通知》的規(guī)定，建設(shè)在發(fā)電端的儲(chǔ)能設(shè)施，售電按電廠上網(wǎng)電價(jià)計(jì)算，因此儲(chǔ)能高峰放電按風(fēng)電上網(wǎng)電價(jià)0.5元/kWh計(jì)算。假設(shè)所存電量高峰期都能出售，且充放電效率為100%，每天的售電收益為：40MWh×1000×0.5元/ kWh×2h=40000元。

（3）全年收益

全年按360天計(jì)算，假設(shè)每天都是理想狀態(tài)，低充高放，則全年收益為2304萬(wàn)元。

（4）投資回收期

假設(shè)一套儲(chǔ)能系統(tǒng)的成本為3000 元/kWh，10MW/4h的儲(chǔ)能系統(tǒng)總成本為1.2億元，則整個(gè)系統(tǒng)的投資回收期為5.2年。

每天2次循環(huán)，5.2年共計(jì)循環(huán)3744次（2次×360天×5.2年），鋰離子電池、鈉硫電池、液流電池的循環(huán)壽命基本都能滿足此要求。

如果儲(chǔ)能不參與調(diào)峰輔助服務(wù)，僅僅削峰填谷，使用風(fēng)電場(chǎng)電力充電，僅能獲得高峰售電收益。全年收益為1440萬(wàn)（40000元×360天），投資回收期8.3年，調(diào)峰服務(wù)的放開(kāi)，回收期變?yōu)?.2年，儲(chǔ)能參與調(diào)峰輔助服務(wù)，可以大大縮短投資回收期。

調(diào)峰輔助服務(wù)對(duì)儲(chǔ)能開(kāi)放，可以為儲(chǔ)能提供一筆較大的收益。尤其在津京唐電網(wǎng)，其修訂的兩個(gè)細(xì)則中，以調(diào)節(jié)幅度來(lái)衡量、計(jì)算補(bǔ)償收益，調(diào)峰補(bǔ)償因此大幅增加，考慮到儲(chǔ)能可獲得正負(fù)100%的調(diào)節(jié)幅度，在津京唐市場(chǎng)中，儲(chǔ)能是非常占優(yōu)的調(diào)峰資源，可以獲得更高的收益。

儲(chǔ)能技術(shù)總分類分析

儲(chǔ)能技術(shù)種類繁多，按照技術(shù)類型來(lái)看，一般分為：

1）物理儲(chǔ)能。抽水蓄能、飛輪儲(chǔ)能、壓縮空氣和超導(dǎo)磁存儲(chǔ)。

2）化學(xué)儲(chǔ)能。包括鋰離子電池、液流電池、鉛酸蓄電池、鈉硫電池、鉛炭電池、超級(jí)電容器及其他新型電池。

3）熱儲(chǔ)能。

4）化學(xué)儲(chǔ)能（氫或合成天然氣）。

若儲(chǔ)能技術(shù)性能按放電時(shí)間劃分，可分為以下四類：

1）短放電時(shí)間（秒至分鐘級(jí)），如超級(jí)電容器、超導(dǎo)儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能。

2）中等放電時(shí)間（分鐘至小時(shí)級(jí)），如飛輪儲(chǔ)能、各種電池等。

3）較長(zhǎng)放電時(shí)間（小時(shí)至天級(jí)），如各類電池、抽水蓄能、壓縮空氣等。

4）特長(zhǎng)放電時(shí)間（天至月級(jí)），如氫和合成天然氣。

儲(chǔ)能技術(shù)因性能各異而多元化發(fā)展：各類儲(chǔ)能技術(shù)的特點(diǎn)、性能各異，可以說(shuō)不存在一種技術(shù)能覆蓋各種應(yīng)用場(chǎng)合，并滿足各種要求。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，要根據(jù)各種儲(chǔ)能技術(shù)的特點(diǎn)以及對(duì)優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行綜合比較來(lái)選擇適當(dāng)?shù)募夹g(shù)，可供選擇的主要特征包括：能量密度、功率密度、響應(yīng)時(shí)間、儲(chǔ)能效率、設(shè)備壽命或充放電次數(shù)、技術(shù)成熟度、經(jīng)濟(jì)因素、安全性等。比如，放電時(shí)間短的，常常是功率型的，一般可用作UPS和提高電能質(zhì)量，中等放電時(shí)間的，可用于電源轉(zhuǎn)接；鋰離子電池的能量密度和功率密度都很高，這是它能得到廣泛應(yīng)用和關(guān)注的主要原因；應(yīng)用最廣泛的大型抽水蓄能則可以解決天級(jí)的儲(chǔ)能要求；而要滿足周和月級(jí)的儲(chǔ)能需求需要依靠其他種類儲(chǔ)能手段，如氫和合成天然氣。根據(jù)儲(chǔ)能技術(shù)的上述特征，應(yīng)用的目的和需求來(lái)選擇其種類、安裝地點(diǎn)、容量以及各種技術(shù)的配合，同時(shí)也還要考慮用戶的經(jīng)濟(jì)承受能力。

2016年4月，國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家能源局下發(fā)了《能源技術(shù)革命創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃（2016-2030年）》，并同時(shí)發(fā)布了《能源技術(shù)革命重點(diǎn)創(chuàng)新行動(dòng)路線圖》，其中包括了先進(jìn)儲(chǔ)能技術(shù)創(chuàng)新路線圖。應(yīng)用于電網(wǎng)的先進(jìn)儲(chǔ)能技術(shù)種類較多，根據(jù)目前儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用的成熟度，可以從3級(jí)到0級(jí)分為四個(gè)不同的層次。

3級(jí)：已經(jīng)商業(yè)化的技術(shù)，例如抽水蓄能、鉛酸電池儲(chǔ)能等。

2級(jí)：進(jìn)入示范階段或已部分商業(yè)化的技術(shù)，包括壓縮空氣儲(chǔ)能、鋰離子電池、鈉基電池、鉛碳電池、全釩液流電池、鋅溴液流電池、超導(dǎo)儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能、超級(jí)電容器、儲(chǔ)熱/冷、熔融鹽儲(chǔ)熱等技術(shù)已經(jīng)完成研發(fā)并開(kāi)始產(chǎn)業(yè)示范。對(duì)于能量密度較低但功率密度較高的超導(dǎo)儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能、超級(jí)電容器，在電網(wǎng)用先進(jìn)大容量?jī)?chǔ)能方面可以起到輔助作用，配合其他能量型儲(chǔ)能技術(shù)使用。

1級(jí)：技術(shù)原理通過(guò)驗(yàn)證但尚處于實(shí)驗(yàn)室研發(fā)階段的技術(shù)，例如鋰液流電池、鋰漿料電池、金屬基電池等新型儲(chǔ)能電池。此類新型儲(chǔ)能技術(shù)在研發(fā)之初就立足于低成本長(zhǎng)壽命大容量的儲(chǔ)能要求，起點(diǎn)較高，發(fā)展十分迅速，具有較大的商業(yè)潛力。

0級(jí)：新概念儲(chǔ)能技術(shù)，最近一兩年以及未來(lái)出現(xiàn)的一些新型儲(chǔ)能技術(shù)，其技術(shù)原理尚未得到驗(yàn)證，屬于原創(chuàng)技術(shù)，需要我們高度重視。

其中3級(jí)和2級(jí)特別需要相關(guān)價(jià)格政策的支持，1級(jí)和0級(jí)需要科研立項(xiàng)支持技術(shù)創(chuàng)新。

因此，一方面，需要政府相關(guān)部門(mén)出臺(tái)支持儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的價(jià)格政策，促進(jìn)已有的相對(duì)成熟的一些儲(chǔ)能裝備技術(shù)進(jìn)入兆瓦級(jí)以上的示范和商業(yè)應(yīng)用，在示范中發(fā)現(xiàn)及解決一些應(yīng)用技術(shù)問(wèn)題，并帶動(dòng)儲(chǔ)能商業(yè)模式的創(chuàng)新和商業(yè)項(xiàng)目的實(shí)施推廣。另一方面，必須高度重視儲(chǔ)能技術(shù)的原始創(chuàng)新和知識(shí)產(chǎn)權(quán)布局，積極開(kāi)發(fā)低成本、長(zhǎng)壽命、高安全、易回收的新型儲(chǔ)能技術(shù)，為儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和能源轉(zhuǎn)型提供重要的技術(shù)支撐。

可以看到，儲(chǔ)能正在進(jìn)入商業(yè)化提速的階段。積極布局，擁抱儲(chǔ)能，屬于它的時(shí)代已經(jīng)來(lái)臨。